Dünya’nın merkezindeki dinamo ve gökten düşen demir

YORUM | BETÜL GÜL

Dünya’yı çevreleyen manyetik alan, gezegeni Güneş sisteminin dışından gelen yüksek enerjili kozmik ışınlardan ve Güneş rüzgarı denen yüklü parçacıklardan koruyor. Şiddetli Güneş patlamaları sırasında uzaya yayılan parçacıklar nükleer patlamalardan kaynaklanan radyasyon gibi tehlikeli. Manyetik alan Güneş rüzgarını saptırarak atmosferin erozyona uğramasını da önlüyor. Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi’nden Dr. Jose-Dias Do Nascimento ve ekibi, Güneş’e çok benzeyen genç bir yıldız olan Kappa Ceti’yi inceledi ve yıldız rüzgarının Güneş’inkinden elli kat daha güçlü olduğunu tespit etti. Güneş’in erken dönemlerindeki patlamaların da çok daha güçlü olduğu belirtiliyor. Harvard Smithsonian Astrofizik Merkezi’nden yapılan açıklamada böyle şiddetli yıldız rüzgarının, yıldızlarına suyun sıvı halde bulunabileceği mesafede bulunsalar bile manyetik kalkanı olmayan tüm gezegenlerin atmosferini “topa tutacağı” belirtiliyor.

“Dünya’nın manyetik alanı olmasaydı okyanusları da buharlaşarak kaybolurdu.” Astrofizikçi Dr. Elizabeth Fernandez, 2022’de Big Think’de yayımlanan bir makalesinde, böyle söylüyor ve Güneş sisteminde güçlü manyetik alana sahip tek karasal gezegenin Dünya olduğunu ifade ediyor. Mesela Mars’ın sadece bazı bölgelerinde “manyetik şemsiyeleri” var; yani lokal manyetik alanları var. Bugün Mars çok soğuk ve kuru, atmosferi de çok ince. Atmosferinin yoğunluğu Dünya’nın atmosferinin yalnızca yüzde 1’i kadar. NASA’nın uzay aracı Mavin’den elde edilen bilgiler, Güneş rüzgarının Mars’ın atmosferini yok ettiğine işaret etmişti. Almanya’nın Max Planck Enstitüsü’nden Dr. Yong Wei’nin ekibi, Mars’ın oksijen kaybetme hızındaki artışın Dünya’nınkinin on katı olduğunu tespit etti. Böyle bir farkın uzun vadedeki etkisinin çok çarpıcı olacağı belirtiliyor. Avrupa Uzay Ajansı ESA’ya göre, araştırma sonuçları net bir şekilde Dünya’nın manyetik alanının atmosferimizi korumadaki hayati rolünü gösterdi.

NASA/GSFC

Dünya’nın merkezindeki dinamo

Dünya’nın güçlü manyetik alanı, metal bir topa benzeyen iç çekirdeğin çevresindeki erimiş metal “okyanusunun” hareketlerinden kaynaklanıyor. Merkezdeki sıcaklık çok fazla ama, basınçtan dolayı iç çekirdek katı halde kalıyor. Amerika’nın Utah Üniversitesi, Temmuz 2023’de bilim insanlarının doğal depremlerin sismik dalgalarıyla iç çekirdeğin nasıl oluştuğunu incelediklerini açıkladı. Açıklamada çekirdeğin çoğunlukla demir, biraz nikel ve birkaç başka elementten daha oluştuğu belirtiliyor. Basın açıklamasına göre, Dünya’nın katı haldeki iç çekirdeği olmasaydı, manyetik alanı çok daha zayıf olur, gezegenin yüzeyi atmosferi erozyona uğratacak ve yüzeyi yaşanmaz hale getirecek radyasyon ve Güneş rüzgarlarıyla topa tutulurdu. Viyana Teknoloji Üniversitesi’nden Prof. Karsten Held ve ekibinin 2017’de Nature Communications’da yayımlananan çalışmaları da, Dünya’nın çekirdeğinin yaklaşık %20 nikel içermesinin manyetik alan için çok önemli olduğunu gösterdi. Nikelin ekstrem koşullarda, yani aşırı sıcak ve aşırı basınçta demirden oldukça farklı davranan bir metal olduğu belirtiliyor. Prof. Held, “Gelişmiş bilgisayar simülasyonlarıyla, Dünya’nın çekirdeğindeki metallerin davranışını kuantum mekaniksel düzeyde hesaplayabiliyoruz.” diyor ve sözlerinin devamında şöyle söylüyor: “Çekirdeği yalnızca demirden oluşsaydı Dünya’nın hiçbir şekilde manyetik alanı olmazdı.”

Amerika’nın Tennessee Üniversitesi’nden Doç. Dr. Shichun Huang, 2023 yılında The Conversation’da yayımlanan bir makalesinde, dış çekirdekle iç çekirdek arasındaki sınırda sıcaklığın yaklaşık 6.000 derece olduğunu, bu bölgenin Güneş’in yüzeyi kadar sıcak olduğunu belirtti. Huang, Dünya’nın 4,5 milyar yıl önceki oluşumundan kalan ısının yanı sıra, radyoaktif bozunmanın da sıcaklığın kaynağı olduğunu söylüyor. Araştırma sonuçlarını 2020’de Astrophysical Journal Letters’da yayımlayan California Üniversitesi’nden Prof. Francis Nimmo ve ekibi, karasal bir gezegenin oluşumu sırasında bünyesine katılan uzun ömürlü radyoaktif elementlerin (toryum ve uranyumun) miktarının önemini açığa çıkardı. Nimmo ve ekibinin araştırmasına göre, radyoaktif ısınma daha fazla olsaydı Dünya’nın manyetik alanı kalıcı olmazdı çünkü, toryum ve uranyumun çoğu manto tabakasında kalır ve manto tabakasında çok fazla ısı olması dış çekirdekteki erimiş metalin manyetik alanı üreten hareketlerini oluşturacak kadar hızlı ısı kaybetmesini engellerdi. Araştırma grubundan fizik profesörü Joel Primack, radyoaktif ısınma için hayati önem taşıyan ağır elementlerin son derece nadir olaylar olan nötron yıldızlarının birleşmesi sırasında oluştuğunu söylüyor. Araştırmaya dair California Üniversitesi’nden yapılan açıklamada, toryum ve uranyum kaynaklı iç ısınmanın levha hareketleri için de gerekli olduğu belirtiliyor.

Çizim: NASA Goddard Space Flight Center/CI Lab

Dünya’ya yıldız tozları yağıyor

Bilimsel araştırmalara göre, gezegenin oluşum aşamasında demir gibi ağır elementler Dünya’nın içine battı ve büyük oranda demirden oluşan çekirdek meydana geldi. Demir, birçok element gibi yıldızlarda üretiliyor (nükleer füzyonla oluşuyor) ve yıldız patlamalarıyla uzaya dağılıyor. Avustralya Ulusal Üniversitesi’nden Prof. Anton Wallner’ın araştırma ekibi, son 33 bin yılda meydana gelen derin deniz çökeltilerinde yıldız patlamalarından kaynaklandıkları bilinen demir izotopları (60Fe) tespit etti. Araştırma ekibinden Dominik Koll, 2021’de The Conversation’da yayımlanan bir makalesinde, patlayan yıldızların Dünya’yı nasıl etkilediğini öğrenmek için yıldız tozlarının izlerini aradığını söylüyor ve “Uzaktaki yıldız patlamalarından kaynaklanan toz, hafif neredeyse algılanamayan bir yağmur halinde hâlâ Dünya’ya yağıyor.” diyor.

Gökten düşen demir!

2015’de Grönland’ın kalın buz tabakasının altında otuz kilometre çapında bir çarpma krateri tespit edilmişti. Kopenhag Üniversitesi’nden araştırmacılar, buz altı radarıyla tespit edilen krateri genişliği bir kilometreyi geçen demir göktaşının oluşturduğunu ortaya çıkardı. Washington Üniversitesi’nden jeokimyacı Dr. Randy L. Korotev, yeryüzünün kayaçlarında istisnalar dışında, ki bunlar da çok nadir, hiç demir veya demir-nikel metali olmadığını belirtiyor. Demir, yeryüzünde başka elementlere bağlı olarak bulunuyor. Ham demir, yüksek sıcaklıktaki fırınlarda demir cevherine kömür eklenmesiyle elde edilebiliyor. Dr. Korotev, göktaşlarının çoğunun demir-nikel metali içerdiğini, demir göktaşlarının ise neredeyse yüzde yüz metalden oluştuğunu söylüyor.

NASA Demir göktaşından bir kesit.

Çok sayıda tarih öncesi toplumun kullandığı demir kelimenin tam anlamıyla gökten düşmüş. Danimarka’nın Doğal Tarih Müzesi’nden jeokimyacı Uffe Wilken, “Grönland’a Demir Çağı Uzaydan Geldi” adlı makalesinde en çok bilinen göktaşlarından biri olan Cape York demir göktaşının bölgeye yayılan parçalarının Grönland’da demir çağını başlattığını söylüyor. Parçaların yakınında yaşayan Eskimoların, bunları yüzyıllar boyunca zıpkın ve alet yapımında kullandıkları belirtiliyor. İngiltere’deki The Open University’den Dr Diane Johnson, çok sayıda tarih öncesi toplumun göktaşlarındaki demir metalini kullandığını gösteren deliller bulunduğunu söylüyor. Antik Mısır’da göktaşı kaynaklı demirin kullanımını araştıran Johnson’un verdiği örneklerden biri Tutankhamun’un hançeri. Firavunun mezarında bulunan 3300 yıllık hançerin paslanmamış olması bilim insanlarını şaşırtmıştı. Mısır ve İtalya’dan araştırmacıların 2016 yılında akademik dergi Meteoritics & Planetary Science’da yayımlanan çalışmaları hançerin göktaşı demirinden yapıldığını gösterdi. Hançerdeki nikel ve kobalt oranlarının demirin “bu dünyadan olmadığını” gösterdiği belirtiliyor. Johnson ve meslektaşlarının aynı dergide yayımlanan araştırmaları, Mısır’da bulunmuş yaklaşık beş bin yıllık demir boncukların da göktaşından yapıldığını gösterdi. Araştırma ekibinden, Manchester Üniversitesi profesörü Philip Withers, göktaşı demirinin özgün mikro yapısının ve kimyasal yapısının teşhis edilebilmesini sağladığını ifade ediyor.

https://egypt-museum.com/dagger-of-tutankhamun/